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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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地球環(huán)境所綜述分析陸地植物葉蠟碳同位素對降雨和溫度的差異性響應(yīng)

2020-01-21 地球環(huán)境研究所
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  葉蠟是植物葉面表面由類脂物質(zhì)組成的特殊結(jié)構(gòu),對調(diào)節(jié)植物葉片內(nèi)部的水分平衡,抵御紫外線照射和病菌侵害具有重要作用。長鏈正構(gòu)烷烴是高等植物葉蠟的主要成分之一,因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、分布廣泛、易于提取而成為利用沉積物樣品來開展古環(huán)境重建研究的最常用標(biāo)志物之一。

  葉蠟正構(gòu)烷烴碳同位素很好地記錄了植物生長時的氣候環(huán)境狀況,是研究陸地過去生態(tài)水文環(huán)境變化的一個替代性指標(biāo)。然而,研究發(fā)現(xiàn)不同植物類型的葉蠟碳同位素存在顯著的差異,不同的光合作用途徑(C3、C4、CAM),以及不同的植物類型(單子葉、雙子葉、裸子植物等)葉蠟碳同位素存在明顯的不同。這種葉蠟碳同位素的“植物類型效應(yīng)”會給古環(huán)境重建造成較大偏差。因此,深入理解植物葉蠟碳同位素的“植物類型效應(yīng)”機理對于解釋古環(huán)境至關(guān)重要。

  最近,中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所古環(huán)境研究室副研究員劉金召通過收集全球已發(fā)表的數(shù)據(jù),對全球不同植物種類(光合作用途徑和植物類型)葉蠟碳同位素進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明植物葉蠟碳同位素的“植物類型效應(yīng)”在全球尺度上明顯存在:葉蠟碳同位素在C3植物和C4植物以及單子葉植物和雙子葉植物之間均存在顯著差異(圖1)。更為有趣的是,這種不同植物種類之間的葉蠟碳同位素對降雨和溫度變化存在差異性響應(yīng),C3植物葉蠟碳同位素主要記錄降雨信號,而C4植物葉蠟碳同位素主要記錄溫度信號。這種C3植物和C4植物對降雨和溫度信號的差異性響應(yīng)恰好呼應(yīng)二者在生態(tài)水平植物分類學(xué)上的差異,造成這種差異的原因是C3植物和C4植物葉片細(xì)胞內(nèi)部存在不同的酶,這些酶導(dǎo)致二者在二氧化碳利用途徑上存在差異(圖2)。

  研究成果近期在線發(fā)表于國際地學(xué)期刊Earth-Science Reviews上。該研究得到中科院和國家自然科學(xué)基金委共同資助。

圖1 全球陸地植物葉蠟碳同位素概析

圖2 C3和C4植物葉蠟碳同位素對降雨和溫度信號機制模型(修改自林光輝教授《溫度同位素生態(tài)學(xué)》)

打印 責(zé)任編輯:葉瑞優(yōu)

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